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Stufenlos verstellbares Schaltwerkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Schaltwerkgetriebe, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit auf der Antriebswelle angeordneten, als Exzenter, Nocken
oder Kurbeln ausgebildeten Mitnehmerteilen und mit auf der Abtriebswelle angeordneten
Einwegkupplungen, wobei jeweils ein bandartiges übertragungsglied den treibenden
Teil der zugeordneten Einwegkupplung umschlingt.
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Die heute bei Kraftfahrzeugen verwendeten stufenlos verstellbaren
Wechselgetriebe sind insofern nachteilig, als sie verhältnismäßig große bewegliche
Teile aufweisen, die ungünstig beansprucht werden und bei ihren Hin- und Herbewegungen
einerseits zu schnellen Abnutzungserscheinungen und andererseits auch zu Stößen
und Erschütterungen führen, die sich für die Insassen des Fahrzeuges störend bemerkbar
machen. Weitere Mängel der bekannten stufenlos verstellbaren Wechselgetriebe sind
deren komplizierter und damit kostspieliger und störanfälliger Aufbau, insbesondere
wenn es sich um hydraulische Getriebe handelt, und bei manchen Ausführungen auch
noch das Fehlen einer direkten Kupplungsmöglichkeit der Abtriebswelle im sogenannten
direkten Gang.
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Vor langer Zeit ist zwar schon ein stufenlos verstellbares Schaltwerkgetriebe
der eingangs genannten Art für Kraftfahrzeuge bekanntgeworden, das jedoch verhältnismäßig
kompliziert ausgebildet ist und sich auch nur umständlich regeln läßt, weil der
die jeweilige Übersetzung des Schaltwerkgetriebes bestimmende einstellbare Teil
die ständigen Hin- und Herschwingungen der Übertragungsglieder mitmacht. Dadurch
ergibt sich notwendigerweise auch eine verwickelte und störanfällige Ausbildung
des Einstellmechanismus. Außerdem benötigt dieses Schaltwerkgetriebe eine Pleuelstange
mit einem einarmigen Hebel, der ständig mitschwingt und über eine besondere Kulissenführung
mit Stellzapfen auf einen antriebsseitigen Halter des bandartigen Übertragungsgliedes
einwirkt. Das bekannte Schaltwerkgetriebe konnte sich deshalb im Kraftfahrzeugbau
nicht durchsetzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das letztgenannte Schaltwerkgetriebe
so weiterzuentwickeln, daß es sich mit einfachen- .Mitteln jederzeit leicht beliebig
einstellen läßt und möglichst auch mit einem besseren Wirkungsgrad als das bekannte
Getriebe arbeitet.
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Die Erfindung besteht darin, daß jedes bandartige Übertragungsglied
an seinem seinem Mitnehmerteil zugeordneten Ende mittel- oder unmittelbar an einem
selbständigen, zwischen einer Leerlaufstellung und einer maximalen Stellung schwenkbaren
sowie in seiner Stellung feststellbaren Halter festgelegt ist.
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Bei dieser Ausbildung des Schaltwerkgetriebes macht der verstellbare
und durch seine Einstellung die Übersetzung bestimmende Teil des Schaltwerkgetriebes
die Hin- und Herschwingungen der Übertragungsglieder nicht mit und ist lediglich
zu seiner Einstellung um eine feststehend angeordnete Lagerstelle schwenkbar sowie
in seiner Einstellung feststellbar. Das Schaltwerkgetriebe nach der Erfindung benötigt
keine besondere Pleuelstange, keinen besonderen einarmigen Hebel, der ständig mitschwingen
müßte, und schließlich auch keine Kulissenführung nebst Stellzapfen. Außerdem bringt
der lediglich zur übersetzungsänderung des Schaltwerkgetriebes schwenkbare Halter
im Leerlauf das mit dem Mitnehmerteil zusammenwirkende Übertragungsglied ganz aus
dem Bereich des umlaufenden Mitnehmerteils, wodurch beim Leerlaufbetrieb überhaupt
keine Teile des Schaltwerlcgetriebes leer mit umlaufen müssen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das bandartige
Übertragungsglied am einstellbaren Halter mittelbar über ein starres Endstück gehalten,
das an einem Lagerzapfen des Halters schwenkbar gelagert ist und seinerseits mit
dem Mitnehmerteil zusammenwirkt. Ein solches starres Endstück ist besonders günstig
zur Übertragung der Antriebskräfte auf das bandartige Übertragungsglied geeignet.
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Das Verstellen bzw. Regeln des Schaltwerkgetriebes gemäß der Erfindung
erfordert lediglich ein Schwenken und Festlegen des genannten Halters, was gemäß
weiteren Ausgestaltungen der Erfindung auf verschiedene einfache und zuverlässige
Weise möglich ist,
z. B. über einen selbstsperrenden Schneckentrieb,
dessen Schnecke mit einem unmittelbar auf dem Halter vorgesehenen Schneckenradsegment
zusammenwirkt und zur schnellen Herbeiführung der Leerlaufstellung des Halters lediglich
aus dem Eingriff mit dem Schneckenradsegment herausgehoben zu werden braucht.
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Andere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weitere unterschiedliche
Ausführungsformen und eine Anzahl konstruktiver Einzelheiten des Schaltwerkgetriebes
der Erfindung.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt Fig.1 das dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe
in einer Seitenansicht (das Schaltwerkgetriebe befindet sich in seiner größten Übersetzungsstellung),
Fig.2 eine gleiche Darstellung des Schaltwerkgetriebes, welches sich hier jedoch
in seiner Leerlaufstellung (ohne jede Antriebsübertragung auf den Abtrieb) befindet,
Fig.3 das dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe in einem
axialen Längsschnitt, Fig.4 das Schaltwerkgetriebe gemäß Fig.3 im Grundriß (bei
abgenommenem Getriebedeckel), Fig. 5 dasselbe Schaltwerkgetriebe in einem Querschnitt
nach der Linie V-V der Fig. 3 (bei maximalem Übersetzungsverhältnis), Fig. 6 einen
der Fig. 5 entsprechenden Querschnitt des Schaltwerkgetriebes, jedoch bei seiner
Leerlaufstellung; Fig.7 die beiden Einwegkupplungen des Schaltwerkgetriebes gemäß
Fig. 3 bis 6 in einem axialen Längsschnitt (in gegenüber Fig. 3 bis 6 vergrößertem
Maßstab), Fig. 8 einen nahe dem äußeren Umfang einer Einwegkupplung gemäß Fig.,
7 parallel zum Umfang geführten Teilschnitt bei eingeschalteter Einwegkupplung (in
stark vergrößertem Maßstab), Fig.9 eine der Fig.8 entsprechende Darstellung, jedoch
bei ausgekuppelter Einwegkupplung, Fig. 10 ein mit einer Dämpfungsfeder versehenes
Endstück des Schaltwerkgetriebes gemäß Fig. 3 bis 6 in einer vergrößert dargestellten
Seitenansicht, Fig. 11 dasselbe Endstück in einer Seitenansicht in Richtung des
Pfeiles XI der Fig. 10, Fig. 12 einen schematisch gehaltenen Teilausschnitt eines
in einer Einzelheit gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel abgewandelten Schaltwerkgetriebes,
bei welchem das Band zugleich als Rückstellfeder zum Rückholen der zugehörigen Einwegkupplung
in ihre Ausgangsstellung ausgebildet ist (das Band befindet sich in seiner am weitesten
auf die Einwegkupplung aufgewickelten Stellung), Fig. 13 eine der Fig. 12 entsprechende
Darstellung, jedoch bei am weitesten von der Einwegkupplung abgewickeltem Band,
Fig. 14 das dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe in
einem Querschnitt durch das Kurbelgehäuse einer das Schaltwerkgetriebe aufweisenden
Brennkraftmaschine (das Schaltwerkgetriebe befindet sich in einer der maximalen
übersetzung entsprechenden Einstellung), Fig. 15 eine der Fig. 14 entsprechende
Darstellung, bei der sich das Schaltwerkgetriebe jedoch in seiner Leerlaufstellung
(ohne Antriebsübertragung auf den Abtrieb) befindet, Fig. 17 den mit verschiedenen
Schaltwerkgetrieben nach der Erfindung ausgerüsteten Kettenantrieb eines Gleiskettenfahrzeuges
in einem oberhalb des Antriebs geführten waagerechten Schnitt, Fig. 17 das dem vierten
Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe in Verbindung mit einem das
Schaltwerkgetriebe aufweisenden Fahrrad in einer Teilseitenansicht des Fahrrades,
Fig. 18 eine abgewandelte Einzelhit des Schaltwerkgetriebes gemäß Fig.17 in einer
Seitenansicht und Fig.19 dieselbe Einzelheit in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles
XIX der Fig. 18.
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Bei den nachstehenden Erläuterungen der Ausführungsbeispiele und Anwendungsformen
des Schaltwerkgetriebes nach der Erfindung wurden für ein und derselben Funktion
dienende, grundsätzlich gleiche Teile stets Bezugszeichen mit gleichbleibenden Einer-und
Zehnerstellen verwendet, wogegen die verschiedenen, auf das erste Ausführungsbeispiel
folgenden Ausführungsbeispiele und Anwendungsformen durch unterschiedliche Hunderterstellen
der Bezugszeichen unterschieden sind.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte, dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechende Schaltwerkgetriebe weist eine Antriebswelle 1 auf, die als Kurbelwelle
mit zwei gegenseitig um 180° versetzten Kurbeln ausgebildet ist, wobei die Kurbeln
als Mitnehmerteile 2 dienen. Auf jedem Kurbelzapfen ist eine aus einem Wälzlager
bestehende Rolle 2' gelagert, die - je nach der nachstehend erläuterten Einstellung
des Schaltwerkgetriebes - mit einem biegsamen bandartigen Übertragungsglied 3, das
als flexibles Stahlband ausgebildet ist, zusammenwirken kann, dessen eines Ende
an einem Lagerzapfen 4 eines auf der Antriebswelle 1 vierdrehbar gelagerten Halters
5 befestigt ist.
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Der Halter 5 ist als Zahnrad mit einem Schneckenradsegment 6' ausgebildet,
in das eine Schnecke 6 eingreifen kann. Die Achse der Schnecke 6 trägt= an ihrem
einen Ende einen gerändelten Verstellkopf 7 zum Verdrehen der Schnecke 6 von Hand,
während der andererseits der Schnecke 6 befindliche Teil der Achse in einer Buchse
8 vierdrehbar, jedoch nicht längsverschiebbar gelagert ist. Die Buchse 8 weist an
ihrem der Schnecke 6 abgelegenen Ende ein nach dem Halter 5 zu vorstehendes Lagerauge
auf, an dessen Stelle sie auf einer im (nicht dargestellten) Gehäuse des Getriebes
befestigten Lagerstelle 9, wozu ein parallel zur Antriebswelle 1 verlaufender Lagerzapfen
vorgesehen ist, schwenkbar gelagert ist.
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Das bandartige Übertragungsglied 3 verläuft von dem genannten Lagerzapfen
4 aus, der zweckmäßig den Halter 5 durchsetzt und andererseits des Halters zugleich
zur Festlegung des zweiten, über die andere Kurbel geführten bandartigen Übertragungsgliedes
dient (der besseren Übersichtlichkeit wegen sind diese Teile nicht dargestellt),
bei einer der Fig. 1 entsprechenden Einstellung des Schaltwerkgetriebes über die
Rolle 2' zu einer auf der Abtriebswelle 12 des Schaltwerkgetriebes gelagerten Einwegkupplung
10, wie sie grundsätzlich bekannt und in einer bevorzugten Ausführung in Fig. 7
bis 9 dargestellt und in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben
ist.
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Die grundsätzlich dreiteilige Einwegkupplung weist einen ringförmigen
Antriebsteil auf, der entlang seinem äußeren Umfang zugleich als von dem bandartigen
Übertragungsglied 3 umschlungene Rolle ausgebildet ist. Gemäß Fig. 1 und 2 weist
der Antriebsteil dabei zugleich noch eine äußere Verzahnung auf, in die das bandartige
Übertragungsglied 3 mittels entsprechender Ausnehmungen eingreift, wodurch es
gegenüber
einem Verrutschen auf dem Antriebsteil gesichert ist.
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Jedes bandartige Übertragungsglied 3 ist an seinem freien Ende an
dem einen Ende eines weiteren Stahlzugbandes-13 festgelegt, das in seinem Mittelteil
über eine an einem Haltebügel 16 gelagerte Rolle 15 geführt ist. Der Haltebügel
16 ist am Getriebegehäuse über in Zugrichtung des Stahlzugbandes 13 vorgespannte
Druckfedern 17 gelagert, die über den Haltebügel 16 und die Rolle 15 für eine ständige
Vorspannung der beiden bandartigen Übertragungsglieder 3 sorgen. Infolge der gegenseitig
um 180° versetzten Anordnung der als Mitnchmerteile 2 dienenden Kurbeln der Antriebswelle
1 verhalten sich die Bewegungen der beiden bandartigen Übertragungsglieder 3 des
Schaltwerkgetriebes stets gleichartig gegensätzlich zueinander, wobei jeweils der
Hinbewegung des einen bandartigen Übertragungsgliedes die gleichartige Rückbewegung
des anderen bandartigen Übertragungsgliedes zugeordnet ist. Infolgedessen ergibt
sich mit der beschriebenen Verbindung der beiden bandartigen Übertragungsglieder
3 über das Stahlzugband 13 eine besonders günstige Anordnung, die sich grundsätzlich
auch noch für eine Reihe anderer Ausgestaltungen des Schaltwerkgetriebes ausnutzen
läßt. Die aus Fig. 2 hervorgehende Leerlaufstellung des Schaltwerkgetriebes, bei
der die Abtriebswelle12 stillsteht bzw. nicht mehr angetrieben wird, ist derart,
daß lediglich die Antriebswelle 1 umläuft und jegliche sonstigen Leerlaufumläufe
vermieden sind. Infolgedessen ist bei der Verwendung eines solchen Schaltwerkgetriebes
eine zusätzliche Kupplung unnötig, da in der Leerlaufstellung des Schaltwerkgetriebes
praktisch keine Reibungsverluste auftreten können.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen Schaltwerkgetriebes geht aus den
Fig. 1 und 2 ohne weiteres hervor. Wird der Verstellkopf 7 für die Schnecke 6 bei
einer vorherigen Leerlaufeinstellung des Schaltwerkgetriebes gemäß Fig.2 im Sinne
einer Drehung des Schalters 5 im Uhrzeigersinn verdreht, so gelangt damit der Lagerzapfen
4 zunächst über den Drehbereich der Rollen 2', wodurch die von dem Lagerzapfen 4
ausgehenden bandartigen Übertragungsglieder 3 von den Rollen 2' zunehmend nach außen
abgelenkt werden, wenn sich die Rollen 2' an den bandartigen übertragungsgliedern
3 vorbeibewegen. Jedes Ausweichen eines bandartigen Übertragungsgliedes 3 hat eine
entsprechende Längsbewegung seines über den Antriebsteil der Einwegkupplung 10 geschlungenen
Teils - und damit bei gemäß Fig. 8 eingekuppelter Kupp- ; lung eine entsprechende
Drehung der Abtriebswelle 12 des Schaltwerkgetriebes - zur Folge. Ist die Rolle
2' aus dem Bereich des bandartigen Übertragungsgliedes 3 ausgetreten, so bewegt
sich das bandartige Übertragungsglied 3 wieder in seine vorherige Stellung zurück,
; wobei der Antriebsteil der zugehörigen Einwegkupplung 10 gegenüber der Abtriebsscheibe
der Einwegkupplung (Fig. 7 bis 9) jedoch ausgekuppelt wird und auf die Abtriebswelle
12 also von diesem bandartigen Übertragungsglied 3 aus keine Drehbewegung mehr übertragen
wird.
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Wird der Verstellkopf 7 zunehmend weiterverdreht, bis sich der Halter
5 mit dem Lagerzapfen 4 schließlich in der Stellung gemäß Fig. 1 befindet, so wird
das jeder Rolle 2' zugeordnete bandartige Übertragungsglied 3 praktisch während
einer halben Umdrehung des Mitnehmerteiles 2 von diesem aus mitgenommen, wodurch
auch die Abtriebswelle 12 über die Einwegkupplung entsprechend stark im antreibenden
Sinne verdreht wird. Bei dieser der größten Übersetzung entsprechenden Einstellung
des Schaltwerkgetriebes ist also jeder Umdrehung der Antriebswelle 1 ein maximaler
Winkelweg der Abtriebswelle 12 zugeordnet, wobei jedoch auch das Abtriebsdrehmoment
entsprechend kleiner ist als etwa bei einer Einstellung des Schaltwerkgetriebes,
bei der das bandartige Übertragungsglied 3 je Umdrehung der Antriebswelle 1 lediglich
um einen kleinen Betrag ausgelenkt wird.
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.Aus der in Fig. 1 dargestellten Einstellung der maximalen Übersetzung
kann die Leerlaufeinstellung ohne Verschrauben des Verstellkopfes 7 augenblicklich
dadurch herbeigeführt werden, daß der Verstellkopf 7 - und mit diesem zugleich die
Schnecke 6 -nach oben geschwenkt wird. Hierbei gelangt die Schnecke 6 aus dem Eingriff
mit dem Schneckenrad-Segment 6', so daß sich die an den bandartigen Übertragungsgliedern
3 angreifenden Kräfte augenblicklich im Sinne eines Zurückschwenkens des Halters
5 in die aus Fig. 2 hervorgehende Leerlaufstellung des Schaltwerkgetriebes auswirken
können.
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In Fig. 3 bis 11 ist das dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende
Schaltwerkgetriebe in Verbindung mit Teilen eines Kraftfahrzeug-Antriebsaggregats
dargestellt. Die in Fig. 3 links sichtbare Kurbelwelle 134 der Antriebs-Brennkraftmaschine
ragt mit ihrem ein Schwungrad 175 und einen Ansatz 135 tragenden freien Ende in
das Getriebegehäuse 144, 145 des stufenlos regelbaren Schaltwerkgetriebes hinein.
Auf dem Ansatz 135 ist eine Synchronisations-Klauenkupplung 136 längsverschiebbar
gelagert, die mittels üblicher (nicht dargestellter) Schalthebel entweder mit den
entsprechenden Kupplungsklauen eines auf dem Ansatz verdrehbar gelagerten Zahnrades
137 oder mit den Kupplungsklauen der Abtriebswelle 112 des Getriebes in Eingriff
gebracht werden kann, wodurch die Kurbelwelle 134 mit der Abtriebswelle 112 des
Schaltwerkgetriebes entweder über das stufenlos regelbare Schaltwerkgetriebe oder
- unter Ausschaltung des Schaltwerkgetriebes-unmittelbar gekuppelt werden kann.
Dadurch, daß bei der unmittelbaren Kupplung das über ein weiteres Zahnrad 138 auf
die Antriebswelle 101 des Schaltwerkgetriebes arbeitende Zahnrad 137 abgeschaltet
ist, kommt hierbei das ganze Schaltwerkgetriebe zum Stillstand, so daß jegliche
Reibungsverluste durch leer umlaufende Teile des Schaltwerkgetriebes ausgeschlossen
sind.
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Das eigentliche Schaltwerkgetriebe besteht hier aus der Antriebswelle
101, auf der ein Paar - zueinander um 180° versetzt angeordneter und als Exzenter
ausgebildeter - Mitnehmerteile 102 befestigt sind, die als Rollen 102' je ein Wälzlager
tragen. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wirkt jedes bandartige Übertragungsglied
103 mit der zugehörigen Rolle 102' nicht unmittelbar, sondern über ein starres Endstück
103' zusammen, welches am Lagerzapfen 104 des Halters 105 schwenkbar angelenkt ist..
Jedes bandartige Übertragungsglied 103 ist am äußeren Ende des zugehörigen Endstückes
103' in der nachstehend noch näher beschriebenen und aus Fig.10 hervorgehenden Weise
festgeschraubt. Das andere, die- zugehörige Einwegkupplung umschlingende Ende jedes
bandartigen Übertragungsgliedes 103 ist gemäß Fig. 7 auf dem Antriebsteil 110' der
in Fig. 7 bis 9 im einzelnen dargestellten Einwegkupplung 110 festgenietet.
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Gemäß Fig. 7 befinden sich die beiden Einwegkupplungen auf der Abtriebswelle
112 unmittelbar nebeneinander, so daß für sie beide eine gemeinsame, zwischen den
Antriebsteilen 110' angeordnete Abtriebsscheibe 111 verwendet werden kann. Die Abtriebsscheibe
111 weist an ihren beiden Stirnflächen etwa
radial verlaufende Verzahnungen
auf, von denen -die eine mit der Kupplungsscheibe 110" der einen und die andere
mit der Kupplungsscherbe 110" der anderen Einwegkupplung zusammenwirkt. Wie insbesondere
aus Fig. 9 hervorgeht, sind die radialen Verzahnungen der Abtriebsscheibe 111 und
der Kupplungsscheiben 110" derart sägezahnartig geformt, daß die Kupplungsscheiben
11.0" jeweils entlang den längeren, zugleich flacheren Schenkeln der einzelnen Zähne
in Eingriff mit der Abtriebsscheibe 111 - bzw. aus dem Eingriff heraus -
gelangen können, was zugleich den Vorteil bietet, daß die Kraftübertragung in der
Eingriffsstellung über die anderen, steilen Schenkel der Zähne optimal mit nur geringen
axialen Kraftkomponenten erfolgen kann.
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jede Kupplungsscheibe 110" weist an ihrer der radialen Verzahnung
gegenüberliegenden Seite eine Anzahl entlang ihrem Umfang gleichmäßig verteilter,
ebenfalls etwa radial verlaufender Rippen 110"a auf, wobei die Mittelebenen der
Rippen nicht axial, sondern nach außen in Drehrichtung der eingekuppelten Kupplung
nach vorn geneigt verlaufen. Die zwischen den Rippen 110"n verbleibenden. Zwischenräume,
entsprechen in ihrer Größe den Rippen selbst, während am Antriebstei1110' befindliche,
völlig gleichartige, jedoch lediglich entgegen der Antriebsrichtung der Kupplung
nach hinten geneigte Rippen 110'a in diese Zwischenräume eingreifen.
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An Hand der Fig. 7 sei noch der Einbau dieser Kupplungen in das dem
zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe erläutert. Auf die
das Getriebegehäuse 144 von der Abtriebsseite bis zur Synchronisations-Klauenkupplung
136 durchsetzenden Abtriebswelle 112 ist etwa in der Mitte des Schaltwerkgetriebes
eine Abtriebsscheibe 111 - z. B. mittels einer Keilverzahnung oder einer Längsnut
der Abtriebswelle 112 - unverdrehbar gelagert. Die Nabe der Abtriebsscheibe 111
ragt beiderseits der Abtriebsscheibe in Form einer Buchse aus den beiden Einwegkupplungen
heraus, wobei die Festlegung der Abtriebsscheibe 111 in axialer Richtung durch zwei
auf entsprechende Gewinde der Abtriebswelle 112 aufgeschraubte Muttern 120 erfolgt,
die gegenüber einem selbsttätigen Lockern auf übliche Weise gesichert sind. Auf
die beiderseits der eigentlichen Abtriebsscheibe 111. befindlichen Nebenteile sind
nach außen hin zunächst je eine Kupplungsscheibe 110" und dann anschließend je ein
Antriebsteil 110' der Einwegkupplung aufgeschoben, die untereinander in der aus
F.ig. 8 und 9 liervorgehendenWeise im Eingriff stehen. Damit die Antriebsteile 110'
während der Einkupplung der zugehörigen Einwegkupplung axial nicht unzulässig weit
verschoben werden, sind auf die genannten Muttern 120 noch je eine weitere Mutter
120' aufgeschraubt, gegen die sich die Antriebsteile 110' axial abstützen können.
Selbstverständlich sind auch die Muttern 120' gegenüber einem selbständigen Lockern
gesichert.
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Aus Fig. 8 und 9 geht die Arbeitsweise der in Fig 7 dargestellten
beiden Einwegkupplungen. ohne weiteres hervor. Erfolgt der Antrieb des Antriebsteils
110' über das bandartige Übertragungsglied 103 in Richtung des in Fig. 8 dargestellten
Pfeiles, so wird dabei die Kupplungsscheibe I10" über die kippen 110'a und 110"a
(gemäß Fig. 8) nach links in den Eingriff mit der Abtriebsscheibe 111 verschoben,
so da-ß die Einwegkupplung selbsttätig eingekuppelt wird und auch die Abtriebsscheibe
111 im Sinne des in Fig. 8 dargestellten Pfeiles mitgenommen wird. Wird der Antriebsteil
110' jedoch bei der Rückwärtsbewegung des bandartigen Übertragungsgliedes 103 gemäß
Fig. 9 in entgegengesetzter Richtung (vgl. rechten Pfeil der Fig., 9) mitgenommen,
so wird die Kupplungssch eihe 110" über die Rippen 110'a und, 110"a (Fig 9) nach
rechts aus dem Eingriff mit der Abtriebsscheibe1.11 herausgeschoben, so daß die
Einwegkupplung bei dieser Drehrichtung des Antriebsteils 110' selbsttätig ausgekuppelt
wird.
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Eine solche Ausbildung der Einwegkupplung bringt den Vorteil eines
sehr einfachen und robusten Aufbaues der stark beanspruchten Einwegkupplung mit
sich, wobei vor allem keinerlei Federn, Wälzkörper od. dgl. benötigt werden. Im
übrigen lassen sich die Trägheitsmassen der Kupplungsscheibe 110" leicht so groß
wählen, daß trotz minimaler Reibungsverhältnisse an den Eingriffsstellen. der Rippen
110'a und 110"a eine einwandfreie axiale Mitnahme der Kupplungsscheiben 110" gewährleistet
wird. Die beschriebene Konstruktion bringt auch noch den Vorteil mit sich, daß solche
Einwegkupplungen praktisch geräuschlos arbeiten, wogegen die bisher üblichen Einwegkupplungen
oft ziemlich geräuschvoll arbeiten, was insbesondere in Kraftfahrzeugen lästig ist.
Schließlich ist auch die Herstellung der beschriebenen Einwegkupplungen sehr einfach,
da ihre Einzelteile ohne kostspieliges Fräsen oder Hobeln als einfache Warm-oder
kaltgepreßte Preßteile hergestellt werden können, was die Herstellung der Einwegkupplungen
außerordentlich vereinfacht und verbilligt.
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Beim Drehen der Antriebswelle 101 des Schaltwerkgetriebes versetzen
die Mitnehmerteile 102 die Endstücke 103' in schwingende Hin- und Herbewegungen,
wodurch dann mittels der bandartigen übertragungsglieder 103 und der Einwegkupplungen
110 auf die Abtriebswelle 112 des Schaltwerkgetriebes entsprechende Antriebskräfte
wirksam werden, durch welche diese Welle verdreht wird. Ist gemäß Fig. 5 die größte
Übersetzung des Schaltwerkgetriebes eingestellt, so wird die Abtriebswelle 112 von
jedem der beiden Endstücke 103' her etwa während einer halben Umdrehung der Antriebswelle
101 mitgenommen, so daß mit Rücksicht auf die gegenseitige Versetzung der beiden
Mitnehmerteile 102 praktisch ein stetiger, ununterbrochener Antrieb der Abtriebswelle
112 erfolgt. Die Rückwärtshübe der Endstücke 103' erfolgen durch die Spannkraft
spiralförmiger Rückstellfedern 114, von denen gemäß Fig. 7 je eine an einem Antriebsteil
110' der zugeordneten Einwegkupplung 110 angreift. Mit ihren den Antriebsteilen
110' abgewandten Enden sind die Rückstellfedern 114 an Teilen des Getriebegehäuses
144 festgelegt.
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Der Halter 105 des dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden
Schaltwerkgetriebes ist um einen seitlich der Antriebswelle 101 angeordneten feststehenden
Lagerzapfen 118 schwenkbar und ebenfalls mit einem Schneckenradsegment 106' versehen,
in welches eine Schnecke 106 eingreifen kann. Die Schnecke 106 ist .mit ihrer Achse
ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Buchse 1.08 drehbar. gelagert, wobei
auf der Achse an dem der Schnecke 106 gegenüberliegenden Ende der Buchse 108 noch
ein Schneckenrad 122 befestigt ist, das im Eingriff mit der Schnecke 123 einer zur
Regelung des Getriebes dienenden Steuerwelle 324 steht. Die Steuerwelle 124 befindet
sich gemäß dem Ausführungsbeispiel auf der dem Schneckenradsegment 106' zugewandten
Seite der Buchse 108.. Der Eingriff der Schnecke 1.06 und des Schneckenrades 122
mit den zugehörigen Teilen wird hier durch eine Druckfeder 119 bewirkt, die an der
dem Schneckenradsegment 106' und der Schnecke 123
abgelegenen Seite
der Buchse 108 an dieser angreift. Schließlich ist die Schnecke 106 auch an ihrer
der Buchse 108 abgelegenen Seite mit einem Achsansatz 120 a versehen, auf dem eine
Anzahl Rollen 121 nebeneinandergelagert ist. Hierdurch kann das Abschwenken der
Schnecke 106 vom Schneckenradsegment 106' - im Sinne einer sofortigen Leerlaufeinstellung
des Schaltwerkgetriebes - über jede Rolle 121 von einem Betätigungsmechanismus aus
erfolgen, der unabhängig von den übrigen Betätigungsmechanismen arbeitet, so daß
eine Reihe im einzelnen nicht veranschaulichter und voneinander unabhängiger Möglichkeiten
zur sofortigen Leerlaufeinstellung des Getriebes besteht. Es wird nur beispielsweise
angeführt, daß die eine Rolle 121 z. B. in Abhängigkeit von der Sy nchronisations-Klauenkupplung
136 betätigbar sein kann, indem die Schnecke 106 über diese Rolle jeweils dann aus
dem Eingriff mit dem Schneckenradsegment 106' gebracht wird, wenn die Abtriebswelle
112 des Schaltwerkgetriebes durch diese Synchronisa,ticn-Klauenkupplung unmittelbar
mit der Kurbelwelle 134 gekuppelt oder aber in ihre aus Fig. 3 hervorgehende Leerlaufstellung
gebracht wird, bei der weder die Abtriebswelle 112 noch das Zahnrad 137 des Getriebes
mit der Kurbelwelle 134 gekuppelt ist. Außerdem könnte eine andere Rolle 121 in
Abhängigkeit von der Stellung eines auf der Antriebswelle 101 des Schaltwerkgetriebes
längsverschiebbaren Ritzels 139 derart gesteuert werden, daß die Schnecke 106 in
Abhängigkeit von der Verschiebung des Ritzels 139 bei jedem stärkeren Bremsen des
Fahrzeuges (sowohl vom Bremspedal als auch vom Antriebsmotor aus) aus dem Eingriff
mit dem Schneckenradsegment 106' gebracht wird. Die Schnecke 106 kann überdies auch
noch von Hand oder über ein Pedal betätigt werden, wenn der Lenker des Fahrzeuges
eine schnelle Unterbrechung der Antriebsverbindung des Schaltwerkgetriebes wünscht.
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Ist die Schnecke106 vorn Schneckenradsegment106' abgehoben, so bewirken
die Rückstellfedern 114 über die bandartigen Übertragungsglieder 103 und die starren
Endstücke 103' ein sofortiges Schwenken des Halters 105 in die aus Fig. 6 hervorgehende
Leerlaufstellung des Schaltwerkgetriebes, bei der die Mitnehmerteile 102 der Antriebswelle
101 überhaupt nicht mehr mit den Endstücken 103' zusammenwirken können und die Abtriebswelle
112 somit nicht mehr angetrieben wird. Das Schneckenradsegment 106' weist an jedem
seiner beiden Enden einen Ansatz 131 auf. Außerdem ist am Getriebegehäuse 144 auch
noch ein gegenüber der Kraft einer Dämpfungsfeder 132 nachgiebig verschiebbar gelagerter
Anschlagbolzen 133 gelagert; der bei der Leerlaufstellung des Halters 105 als Anschlag
dient und somit verhindert, daß das Schneckenradsegment 106' bei abgehobener Schnecke
aus dem Bereich der Schnecke 106 herausgelangen kann.
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Aus Fig. 4 geht hervor, daß auf der Steuerwellen 124 ein Kettenrad
125 und ein Zahnrad 126 befestigt sind, von denen das Kettenrad 125 über eine Kette
mit einem auf der Antriebswelle 101 gelagerten Kettenrad 127 und das Zahnrad 126
mit einem ebenfalls auf der Antriebswelle 101 gelagerten Zahnrad 128 im Eingriff
steht.. Sowohl das Kettenrad 127 als auch das Zahnrad 128 weisen hülsenförmig verlängerte
Naben auf, die von einem auf der Antriebswelle 101 weiterhin angeordneten, vorzugsweise
pseudoastatischen Fliehkraftregler 129 aus über eine Lamellen-Reibungskupplung (nicht
sichtbar) wahlweise mit der Antriebswelle 101 gekuppelt werden können. Der vorgenannte
Fliehkraftregler 129 arbeitet folgendermaßen: Erfolgt der Antrieb der Fahrzeugräder
mit der gewünschten optimalen Übersetzung des Schaltwerkgetriebes, so ist weder
das Kettenrad 127 noch das Zahnrad 128 an die Antriebswelle 101 angekuppelt, so
daß auch die Schnecke 106 nicht verdreht wird. Sinkt jedoch - beispielsweise beim
Befahren einer zunehmenden Steigung - die Drehzahl des Antriebsmotors und somit
auch der Antriebswelle 101 unter einen bestimmten Wert, so kuppelt der Fliehkraftregler
129 über die Lameilenkupplung entweder das Kettenrad 127 oder das Zahnrad 128 mit
der Antriebswelle 101 derart, daß ein Verdrehen der Schnecke 106 im Sinne einer
Verkleinerung der Übersetzung herbeigeführt wird. Hat die Drehzahl des Antriebsmotors
durch diese Übersetzungsverkleinerung wieder zugenommen, so unterbricht der Fliehkraftregler
129 wieder die Kupplung des eingeschalteten Ketten- oder Zahnrades, wodurch auch
die Übersetzungsänderung des Schaltwerkgetriebes aufhört. Auf diese Weise läßt sich
eine völlig selbsttätige Regelung des Schaltwerkgetriches erreichen, bei der der
Antriebsmotor stets mit seiner optimalen Drehzahl weiterläuft.
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Im Bedarfsfälle kann die Arbeit des Fliehkraftreglers 129 selbstverständlich
auch vom Lenker des Fahrzeuges aus beeinflußt werden, indem z. B. auf eine aus dem
Fliehkraftregler 129 herausragende hülsenförmige Nabe 130 der (nicht sichtbaren).
Kupplung über einen (nicht dargestellten) Gabelhebel im Sinne deren axialer Ein-
oder Auskupplung eingewirkt wird. Eine solche Einwirkung auf den Regler unterscheidet
sich von einer Einwirkung über einen Verstellkopf gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch, daß vom Lenker aus lediglich die genannte Kupplung ein-oder ausgekuppelt
zu werden braucht, wogegen das eigentliche Verdrehen der Schnecke 106 über die Antriebswelle
101 von dem Antriebsmotor aus erfolgt. Die Handverstellung findet somit über einen
mechanischen Servomotor statt.
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Die genannten Ansätze 131 des Schneckenradsegmentes 106' bewirken
ein selbsttätiges Abheben der Schnecke 106 vom Schneckenradsegment 106', wenn beim
Verdrehen der Steuerwelle 124 die Endstellungen des Schneckenradsegmentes 106' erreicht
sind. Eine solche Wirkung der Ansätze 131 bietet den Vorteil, daß auf die Zwischenschaltung
besonderer Sicherheits-Reibungskupplungen im Regelantrieb verzichtet werden: kann
und daß trotzdem die im Fliehkraftregler 129 befindliche Lamellenkupplung nicht
durchrutschen und dementsprechend überbeansprucht werden kann. Die Heraushebung
der Schnecke 106 aus dem Schncckenradsegment 106' kann dem Lenker des Fahrzeuges
auf irgendeinem geeigneten Wege, z. B. optisch oder akustisch, bekanntgegeben werden,
woraufhin er entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen kann, die das Schaltwerkgetriebe
wieder in seinen normalen Arbeitsbereich verbringen. Er kann z. B. das Gas- oder
Beschleunigerpedal zurücknehmen oder die Synchronisations-Klauenkupplung
136 im Sinne einer Ausschaltung des Schaltwerkgetriebes und einer direkten
Kupplung der Abtriebswelle 112 mit der Kurbelwelle 134 betätigen,.
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Die Ansätze 131 können - wie in den Fig. S und 6 dargestellt - mit
dem Schneckenradsegmen.t 106' einstückig oder gewünschtenfalls auch einstellbar
verbunden sein, um insbesondere die maximale Übersetzungseinstellung einstellen
zu können.
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Das dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe
stellt für den Lenker eine erhebliche
Vereinfachung dar, weil zur
Änderung der Übersetzung keine besondere Kupplung mehr benötigt wird. Außerdem ermöglicht
dieses Schaltwerkgetriebe auch eine nennenswerte Kraftstoffeinsparung, weil der
Fliehkraftregler 129 den Antriebsmotor unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit
ständig auf seiner optimalen Drehzahl halten kann. Schließlich besteht auch die
Möglichkeit, das Schaltwerkgetriebe vollständig auszuschalten und von der Kurbelwelle
134 des Antriebsmotors die Abtriebswelle 112 des Schaltwerkgetriebes unmittelbar
anzutreiben, wodurch jegliche Reibungsverluste durch das in diesem Falle zum Stillstandkommende
Schaltwerkgetriebe vermieden werden.
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In den Fig. 10 und 11 sind die Endstücke 103' des zuletzt beschriebenen
Schaltwerkgetriebes in vergrößertem Maßstab dargestellt. Das in Fig. 10 obere Ende
des Endstückes 103' weist ein Auge auf, mit welchem das Endstück auf dem Lagerzapfen
104 (Fig. 4 und 6) des Halters 105 schwenkbar gelagert ist. An seinem anderen Ende
ist das bandartige Übertragungsglied 103 mittels einer Schraube 146 angeschraubt;
wobei mit dem Endstück 103' an der diesem gegenüberliegenden Seite des bandartigen
Übertragungsgliedes 103 noch ein Winkelstück 149 verbunden ist, dessen Scheitelstelle
einen verhältnismäßig großen Krümmungsradius aufweist und gegen das bandartige Übertragungsglied.
103 gerichtet ist. Das Winkelstück verhindert dadurch ein zu starkes Abwinkeln
und etwaiges Abknicken des bandartigen übertragungsgliedes 103 bei der einen Endstellung
des Endstückes 103'.
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Wie aus Fig. 10 und 11 weiterhin hervorgeht, ist das Endstück 103'
des zweiten Ausführungsbeispiels noch mit einer Dämpfungsfeder 147 versehen, die
plötzliche Anschläge der Rollen 102' an dem Endstück 103' verhindert, wie sie sonst
beim Übergang von der Leerlaufeinstellung auf eine erste niedrige Übersetzung des
Schaltwerkgetriebes vorkommen könnten. Da das Endstück 103' bei großen Übersetzungen
des Schaltwerkgetriebes ständig an der zugehörigen Rolle 102' anliegt, sind derartige
Stoßbeanspruchungen weiter oberhalb der Leerlaufenstellung nicht mehr möglich.
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Die Dämpfungsfeder 147 ist aus einem im Querschnitt runden oder viereckigen
Federdraht hergestellt und weist grundsätzlich eine etwa haarnadelförmige Gestalt
auf, wobei der Mittelteil schraubenförmige Windungen aufweist. Im einzelnen gehen
gemäß den Fig. 10 und 11 die von der axialen Mitte der Windungen in entgegengesetztem
Sinne verlaufenden Windungen an den beiden äußeren Enden des Mittelteils in zwei
den einen Haarnadelschenkel bildende, zueinander parallele und die eigentliche Zusammenwirkungsstelle
mit der zugehörigen Rolle 102' bildende Arme über, die an ihren äußeren Enden in
Form eines - etwa nach der Achse des Mittelteils ein kurzes Stück zurückgebogenen
- Bügels einstückig ineinander übergehen. Die nach der axialen Mitte der Windungen
zu gelegenen beiden Enden des die Dämpfungsfeder 147 bildenden Federdrahtes sind
- als zweiter Haarnadelschenkel - ebenfalls parallel zueinander aus dem Bereich
der Windungen herausgeführt und an ihren freien Enden mittels der Schraube 146 am
Endstück 103' festgelegt. Außerdem ist die Dämpfungsfeder 147 noch an der Stelle
eines die Schraubenwindungen -durchsetzenden Stiftes 148 des Endstückes 103'
abgestützt, von wo aus die beiden erstgenannten parallelen Arme beiderseits des
Endstückes über dessen Anschlagfläche hinausragen, um an der Stelle des zurückgebogenen
Bügels schließlich wieder hinter das Winkelstück 149 des Endstückes 103' zu greifen.
Durch die Federwindungen sind die beiden letztgenannten Arme nach vorn vorgespannt
und werden lediglich durch den Bügel in ihrer aus Fig. 10 ersichtlichen Lage zurückgehalten.
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Die mit dem Endstück 103' zusammenwirkende Rolle 102' des als Exzenter
ausgebildeten zugehörigen Mitnehmerteils 102 ist etwa um die doppelte Drahtstärke
der Dämpfungsfeder 147 breiter als das Endstück 103', so daß beim Anschlagen der
Rolle 102' an das Endstück 103' (in Richtung des Pfeiles der Fig. 10) zunächst die
Dämpfungsfeder bis an die Anschlagfläche des- Endstückes heran weiter gespannt werden
muß. Im Verlaufe dieses Dämpfungsvorganges wird der Bügel vom Winkelstück 149 abgehoben
und kann bis an einen hinteren Anschlag des Schraubenkopfes 146' der Schraube ausweichen.
Wie aus Fig. 10 weiterhin hervorgeht, erfüllt die Dämpfungsfeder 147 zugleich noch
den weiteren Zweck, daß sie die an der Befestigungsstelle des bandartigen übertragungsgliedes
103 vorhandene Vertiefung der Anschlagfläche des Endstückes 103' überbrückt und
so im Falle, d'aß die Rolle 102' an dieser Übergangsstelle anschlagen sollte, ungünstige
Stoßbeanspruchungen verhindert.
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In Fig. 12 und 13 ist eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels
schematisch dargestellt. Die in Fig. 7 gezeigten beiden Rückstellfedern 114 der
Einwegkupplungen sind hier weggelassen, wogegen die bandartigen Übertragungsglieder
103" zugleich als Federbänder ausgebildet sind, die die Rückstellfedern 114 ersetzen.
Die als Federbänder ausgebildeten bandartigen Übertragungsglieder 103" haben die
Tendenz, sich wie eine Spiralfeder zusammenzuwickeln und liefern dadurch die Spannkraft,
mit der das Endstück 103' gegen den zugehörigen Mitnehmerteil 102 angedrückt wird.
Wurde also das Endstück 103' von der Antriebswelle 101 her aus der in Fig. 12 dargestellten
in die aus Fig. 13 hervorgehende Lage geschwenkt, so sorgt das bandartige Übertragungsglied
103" während der anschließenden Weiterdrehung der Antriebswelle 101 selbsttätig
für ein Zurückschwenken des Endstückes 103' in die aus Fig. 12 hervorgehende Ausgangsstellung.
Die Eigenschaften des bandartigen Übertragungsgliedes 103" bewirken dabei zugleich,
daß der Antriebsteil 110' der Einwegkupplung ebenfalls wieder in seine aus
Fig. 12 ersichtliche Ausgangsstellung zurückgedreht wird.
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Aus Fig. 12 und 13 geht noch eine weitere Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels
hervor, indem dort nämlich die Antriebsteile 110' der Einwegkupplungen nicht als
Kreisscheiben, sondern als Nocken ausgebildet sind, deren Scheitel etwa in der Mitte
der - einem maximalen hin- und hergehenden Arbeitsweg des bandartigen Übertragungsgliedes
103" entsprechenden - Berührungsbahn des Antriebsteiles 110'
gelegen sind.
Dadurch wird erreicht, daß die Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle 112 weitestgehend
der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 101 angepaßt wird, was einen gleichförmigen
Abtrieb des Schaltwerkgetriebes fördert.
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Gemäß Fig. 3 bis 6 ist auf der Abtriebswelle 112 des dem zweiten Ausführungsbeispiel
entsprechenden Getriebes noch ein Zahnrad 140 mit zweierlei Verzahnungen festgelegt,
nämlich mit einer Stirnverzahnung und einer Kegelradverzahnung. Das Zahnrad 140
ist normalerweise außer Eingriff. Werden jedoch längere Gefällestrecken befahren.,
so ist es vorteilhaft, die Bremskraft des Antriebsmotors auszunutzen, wozu das auf
der Antriebswelle 101 des Schaltwerkgetriebes längsverschiebbar angeordnete Ritze1139
in Eingriff
mit der Stirnverzahnung des Zahnrades 140 gebracht werden
kann. Die Antriebsübertragung erfolgt in diesem Falle von der Kurbelwelle 134 aus
über die Zahnräder 137 und 138 auf die Antriebswelle 101 und von dort - unter einer
gleichzeitigen Übersetzung ins Langsame - über das Ritzel 139 und die Stirnverzahnung
des Zahnrades 140 auf die Abtriebswelle 112. Die gleiche Einstellung ermöglicht
es auch, bei irgendwelchen Schäden des Schaltwerkgetriebes mit einem kleinen Vorwärtsgang
unter Ausschaltung des stufenlos regelbaren Schaltwerkgetriebes zu fahren.
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Die Abtriebswelle 112 des Schaltwerkgetriebes ist mit einer koaxial
angeordneten Übertragungswelle 112' über ein zugleich als Kupplung ausgebildetes
Kegelradritzel 141 luppelbar, das mit seinen Kupplungsklauen in entsprechende Kupplungsklauen
am genannten Zahnrad 140 eingreifen kann. Die Ein- und Ausschaltung dieser Kupplung
erfolgt über einen (nicht dargestellten) Gabelhebel, durch welchen das Kegelradritzel
141 andererseits in eine Stellung verschoben werden kann, in der es mit einem weiteren
Kegelradritzel 142 in Eingriff gebracht werden kann. Wie aus Fig. 3 hervorgeht,
ist das Kegelradritzel 142 auf einem quer zur Abtriebswelle 112 und zur Übertragungswelle
112' verlaufenden Lagerzapfen 143 gelagert und wird im Falle der Einschaltung des
Rückwärtsganges nach der Abtriebswelle 112 und der Übertragungswelle 112' hin einerseits
in Eingriff mit der Kegelradverzahnung des Zahnrades 140 und andererseits in Eingriff
mit der Verzahnung des Kegelradritzels 141 gebracht. Da die direkte Kupplung zwischen
der Übertragungswelle 112' und der Abtriebswelle 112 bei der Einschaltung des Rückwärtsganges
unterbrochen ist, erfolgt bei dieser Einstellung der Antrieb von der Abtriebswelle
über das Zahnrad 140 und die beiden Kegelradritzel 142 und 141 auf die Übertragungswelle
112', was einer Rückwärtsdrehung der Übertragungswelle 112' entspricht. Es sei jedoch
bemerkt, d-aß dieseZahnradverbindungen des Schaltwerkgetriebes nur ausnahmsweise
Verwendung finden und das Schaltwerkgetriebe bei seinem normalen Betrieb lediglich
über die beiden eingangs genannten Zahnräder 137 und 138 betrieben wird, während
außerdem auch noch - wie bereits beschrieben - über die Synchronisations-Klauenkupplung
136 ein direkter Gang eingeschaltet werden kann, bei welchem auch die letztgenannten
beiden Zahnräder 137 und 138 zum Stillstand gelangen und überhaupt keine Zahnräder
wirksam sind.
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Wenn das Schaltwerkgetriebe auch völlig selbsttätig regelbar ist und
über den Fliehkraftregler 129 stets so geregelt wird, daß der Antriebsmotor mit
seiner optimalen Drehzahl umläuft, so kann durch die unmittelbare Kupplung der Abtriebswelle
112 mit der Kurbelwelle 134 doch ein besonders sparsamer Betrieb (im »direkten Gang«)
erzielt werden, da hierbei alle Teile des Schaltwerkgetriebes abgeschaltet und im
Stillstand sind und somit praktisch keinerlei Reibungsverluste durch das Schaltwerkgetriebe
entstehen können. Da ein Kraftfahrzeug insbesondere bei längeren-Fahrten überwiegend
im direkten Gang - unter Ausschaltung des Schaltwerkgetriebes - gefahren werden
kann, ergibt sich bei dieser Fahrweise also eine beträchtliche Kraftstoffersparnis.
Man kann die-Betätigung der Synchronisations-Klauenkupplung136 ebenfalls selbsttätig
durch einen Regler durchführen lassen, der z. B. genauso wie der beschriebene pseudoastatische
Fliehkraftregler 129 ausgebildet sein kann, womit sich diese besonders sparsame
Fahrweise völlig selbsttätig von. selbst ergibt. Unabhängig von der vorgenannten
Ausbildung des Schaltwerkgetriebes läßt sich das Zusammenwirken der Antriebswelle
101 und' der Abtriebswelle 112 über das Schaltwerkgetriebe auch so auslegen, daß
bei eingeschalteter maximaler Übersetzung - entsprechend einer Stellung der Endstücke
103', wie sie aus Fig. 5 hervorgeht - die Drehzahl der Abtriebswelle 112 etwas höher
als die Antriebsdrehzahl liegt. Man erhält auf diese Weise die Wirkung eines Schnellganges,
wie er bei heute üblichen Getrieben im allgemeinen nur durch eine besondere Zusatzgetriebestufe
möglich ist. Schließlich ist auch noch zu bemerken, daß das Schaltwerkgetriebe,
solange die Synchronisations-Klauenkupplung 136 mit dem Zahnrad 137 gekuppelt und
das Ritzel 139 gemäß Fig. 3 außer Eingriff steht, zugleich als sogenanntes »Freilaufgetriebe«
wirkt, da die Einwegkupplungen 110 jederzeit einen schnelleren Umlauf der Abtriebswelle
112 zulassen, als er sich über den Antrieb ergeben würde.
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Bei dem in Fig. 14 und 15 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
ist aus Platzersparnisgründen die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine selbst als
Antriebswelle 201 des Schaltwerkgetriebes ausgenutzt, so daß die Kurbeln der Kurbelwelle
zugleich die Mitnehmerteile des Schaltwerkgetriebes bilden. Eine solche Konstruktion
ist als besonders vorteilhaft anzusprechen, weil sie nicht nur wenig Platz und wenig
Gewicht erfordert, sondern zugleich auch verhältnismäßig billig herstellbar ist.
Durch die Ausnutzung der Kurbelwelle als Antriebswelle 201 des Schaltwerkgetriebes
erübrigt sich zugleich auch ein eigenes Getriebegehäuse, weil dieses durch das Kurbelgehäuse
253, 254 der Brennkraftmaschine gebildet wird.
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Wie aus Fig. 14 und 15 hervorgeht, ist für die Unterbringung des Schaltwerkgetriebes
im Kurbelgehäuse 254 lediglich eine Änderung am Kurbelwellenlager 255 der Pleuelstange
erforderlich, während die Kurbelwelle selbst und der Hauptteil der Pleuelstange
unverändert übernommen werden können. Am Kurbelwellenlager 255 der Pleuelstange
ist nämlich die mit dem Endstück 203' zusammenwirkende Rolle 202' angeordnet. Das
in diesem Fall als Kette ausgebildete biegsame bandartige Übertragungsglied 203
greift hier nicht am äußeren Ende, sondern etwa in der Mitte des Endstückes 203'
an, während das Endstück an seinem äußeren Ende mit der Rolle 202' zusammenwirkt.
Das als Kette ausgebildete bandartige Übertragungsglied 203 ist mit seinem freien
Ende an einer Umfangsstelle des Antriebsteils der zugehörigen Einwegkupplung 210
festgelegt, der über eine Rückstellfeder 214 in der bereits beschriebenen Weise
in seine Ausgangsstellung vorgespannt ist. Die Mitnahme des Antriebsteils der Einwegkupplung
210 kann auch noch dadurch verbessert werden, daß er als Kettenrad ausgebildet wird,
in das das bandartige Übertragungsglied 203 mit seinen Kettengliedern eingreift.
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Die Antriebsübertragung von der Abtriebswelle 212 des Schaltwerkgetriebes
auf die von der Brennkraftmaschine axial zur Kurbelwelle verlaufende Übertragungswelle
212' erfolgt über zwei Zahnräder 251, 252, von denen das eine, 251, auf der Abtriebswelle
212 und-das andere, 252, auf der Übertragungswelle 212' gelagert ist. Im übrigen
ist das Zahnrad 251 fest mit der Abtriebswelle 212 verbunden und das Zahnrad 252
auf der Übertragungswelle 212' verdrehbar gelagert, wobei das Zahnrad 252 über eine
auf dem freien Ende der Übertragungswelle 212' axial verschiebbar, jedoch drehfest
gelagerte Synchronisations-Klauenkupplung 236; wie sie im einzelnen beim zweiten
Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, mit der Übertragungswelle 212' gekuppelt werden kann. Die Synchronisations-Klauenkupplung
236 kann andererseits auch direkt reit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelt
werden, wenn eine direkte Antriebsübertragung gewünscht ist. In diesem Falle kommen
dann die Zahnräder 251 und 252 zum Stillstand..
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Der Halter 205 des dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden
Schalt,%verkgetriebes weist ebenfalls ein Schneckenradsegment 206' auf, in welche
eine Schnecke 206 eingreifen kann. Die Achse der Schnecke 206 ist in einer Buchse
208 gelagert und trägt im Bereich seines freien Endes ein Schneckenrad 222, welches
mit der Schnecke 223 einer Steuerwelle 224 im Eingriff steht. Die Steuerwelle 224
kann von einem elektrischen Steuermotor 250 aus in beiden Drehrichtungen verdreht
werden. Die Schaltung des Steuermotors 250 kann entweder vom Lenker aus (von Hand
oder mittels eines Pedals) oder von einem pseudoastatischen Fliehkraftregler aus
erfolgen, wie er in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Der auf die Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ansprechende (nicht
dargestellte) Fliehkraftregler sorgt dann in der bereits beschriebenen Weise dafür,
daß die Brennkraftmaschine stets mit ihrer optimalen Drehzahl umläuft. Die Drehzahl
der Maschine hängt selbstverständlich auch noch vom Willen des Lenkers des Fahrzeuges
ab und wird z. B. in Abhängigkeit von der Stellung des Beschleunigungspedals geregelt.
Sie wird um so höhet liegen, je größer die über das Beschleunigungspedal angeforderte
Leistung ist, wogegen sie der Leerlaufdrehzahl entspricht, wenn das Beschleunigungspedal
bei eingeschaltetem Motor nicht betätigt wird.
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Aus Fig. 14 und 15 ist weiterhin ersichtlich, daß am freien Ende 220
der Achse der Schnecke 206 einige Rollen 221 gelagert sind, von denen aus die Schnecke
206 in der beschriebenen Weise außer Eingriff mit denn Schneckenradsegment 206'
gebracht werden kann.
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Während in Fig. 14 und 15 der besseren Übersichtlichkeit wegen lediglich
eine als Mitnehmertei1202 dienende Kurbel der Kurbelwelle und dementsprechend auch
nur ein biegsames bandartiges Übertragungsglied 203 usw. dargestellt ist, kann bei
Mehrzylindermotoren selbstverständlich jeder Kurbel der Kurbelwelle eine Getriebeübertragung
zugeordnet sein, wodurch sich die Möglichkeit einer sehr gleichförmigen Antriebsübertragung
auf die übertragungswelle 212' ergibt. Eine günstige Antriebsübertragung ergibt
sich außerdem auch durch die dargestellte Anordnung der Rolle 202' am unteren Ende
der Pleuelstange, wodurch die Kurbelwelle selbst entlastet und die Antriebskräfte
vom Kolben entlang der Pleuelstange unmittelbar auf das zugehörige Endstück 203'
übertragen werden.
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Die bei dem dritten Ausführungsbeispiel gewählte Zusammenwirkung der
Rolle 202' mit dem äußeren Ende des Endstückes 203' bringt den Vorteil mit sich,
daß das Endstück über den ganzen Regelbereich des Schaltwerkgetriebes in ständiger
Berührung mit der zugehörigen Rolle 202' bleibt und lediglich in der in Fig. 15
dargestellten Leerlaufstellung von dieser Rolle abgehoben wird. Ungünstige Stoßbeanspruchungen
des Endstückes 203' und der Rolle 202' sind hier also @veitestgehend ausgeschlossen.
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Fig. 16 zeigt ein besonderes Anwendungsbeispiel der beschriebenen
Schaltwerkgetriebe in Verbindung mit dem Antrieb eines Gleiskettenfahrzeuges. In
einem entsprechend groß ausgeführten Antriebsgehäuse 344' sind hier drei Schaltwerkgetriebe
angeordnet, die grundsätzlich genauso wie die Schaltwerkgetriebe gemäß Fig. 14 und
15 ausgeführt sind. Die (nicht dargestellte) Kurbelwelle des Antriebsmotors des
Gleiskettenfahrzeuges treibt die ebenfalls als Kurbelwelle ausgebildete Antriebswelle
301 des Geschwindigkeits-Schaltwerkgetriebes für die Gleisketten an, von dem aus
eine in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufende, als Hauptantriebswelle des Antriebs
zu bezeichnende Abtriebswelle 312 angetrieben wird. Dieses erste Schaltwerkgetriebe
dient also als ein übliches, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges regelndes Wechselgetriebe,
welches selbsttätig oder vom Lenker aus geregelt werden kann. Die übrigen beiden
in Fig. 16 links und rechts dargestellten, grundsätzlich gleichartigen Schaltwerkgetriebe
dienen zur Lenkung des Fahrzeuges sind nachstehend als Lenk-Wechselgetriebe bezeichnet.
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Der Antriebsmotor des Gleiskettenfahrzeuges treibt über seine Kurbelwelle
die Antriebswelle 301 des Geschwindigkeits-Schaltwerkgetriebes an, über welches
die Abtriebswelle 312 angetrieben wird. An seinem hinteren freien Ende trägt die
Abtriebswelle 312 ein Kegelzahnrad 365, das in ständigem Eingriff mit zwei weiteren
Kegelzahnrädern 356 und 358 steht, die auf einer quer zur Abtriebswelle 312 verlaufenden
Mittelwelle 359 des Antriebs verdrehbar gelagert sind. Zwischen den beiden
an ihren einander zugekehrten Stirnflächen mit Klauen versehenen Kegelzahnrädern
356 und 358 ist auf der Mittelwelle 359 weiterhin eine Klauenkupplung 360
längsverschiebbar, jedoch drehfest gelagert, die vom Lenker des Fahrzeuges aus entweder
mit den Klauen des Kegelzahnrades 356
oder reit den Klauen des Kegelzahnrades
358 gekuppelt werden kann und somit zum wahlweisen Antrieb der Mittelwelle 359 in
beiden Drehrichtungen dient. Beiderseits der Mittelwelle 359 schließen axial je
eine weitere Antriebswelle 301" an, an derem äußeren freien Ende ein Kettenrad 364
befestigt ist. Jede der beiden Antriebswellen 301" kann mit dem benachbarten Ende
der Mittelwelle 359 über eine weitere Klauenkupplung 361 gekuppelt werden, so daß
die beiden Kettenräder 364 bei eingekuppelten Klauenkupplungen 361 von der Abtriebswelle
312 aus je nach der Stellung der Klauenkupplung 360 vorwärts oder rückwärts verdreht
werden können, was jeweils einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges
entspricht. Auf jeder der beiden Antriebswellen 301" ist außerdem noch eine Bremsscheibe
363 befestigt, von der aus die Welle beim Anhalten oder Bremsen des geradeaus fahrenden
Fahrzeuges abgebremst oder auch bei einer Wendung des Fahrzeuges (bei einer nachstehend
noch beschriebenen Einstellung der Schaltwerkgetriebe) festgebremst werden kann.
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Die beiden zuletzt genannten Antriebswellen 301" bilden zugleich Bestandteile
je eines Lenk-Wechselgetriebes der grundsätzlich in Fig. 14 und 15 beschriebenen
Ausführung, wobei beide Lenk-Wechselgetriebe auf eine gemeinsame Abtriebswelle 312"
arbeiten, die parallel zur Mittelwelle 359 verläuft und ein Zahnrad 362 trägt,
das im ständigen Eingriff mit einem Ritzel357 steht, das auf der Mittelwelle 359
unmittelbar neben dem Kegelzahnrad 356 liegt und mit diesem fest verbunden ist.
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Bei einer Gerade-ausfahrt des mit dem beschriebenen Antrieb versehenen
Gleiskettenfahrzeuges sind beide Klauenkupplungen 361 eingerückt und außerdem die
mittlere Klauenkupplung 360 mit dem der Vorwärtsfahrt entsprechenden Kegelzahnrad
der beiden Kegelzahnrüder
356 und 358 gekuppelt.
Dabei wird die Abtriebswelle 312" über die Zahnräder 357 und 362 mit einer entsprechenden
Drehzahl angetrieben. Gleichzeitig arbeiten die beiden Lenk-Wechselgetriebe ebenfalls
im Sinne eines Antriebs der Abtriebswelle 312", jedoch durch ihre Einstellung stets
mit einer kleineren Abtriebsdrehzahl als sie der über die Zahnräder 357 und 362
erhaltenen Drehzahl entspricht. Die Einwegkupplungen der beiden Lenk-Wechselgetriebe
arbeiten in diesem Falle also als Freilaufkupplungen, wobei die Lenk-Wechselgetriebe
auch in ihre Leerlaufstellung gebracht sein können.
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Beim Einfahren in eine Kurve, z. B. eine Rechtskurve, wird die rechte
Klauenkupplung 361 des Fahrzeuges ausgekuppelt und im rechten Lenk-Wechselgetriebe
ein solches Übersetzungsverhältnis eingestellt, daß die vorher in Vorwärtsrichtung
angetriebene zugehörige Gleiskette nunmehr gegenüber der Abtriebswelle 312" - je
nach dem angestrebten Kurvenradius - mehr oder weniger stark verzögert wird. Der
Vorgang ist dabei im einzelnen so, daß die von der zugehörigen Gleiskette aus noch
aufrechterhaltene Drehung der abgekuppelten Antriebswelle 301" dazu ausgenutzt wird,
die bereits von dem Antriebsmotor des Fahrzeuges her über die Zahnräder 357 und
362 angetriebene Abtriebswellc 312" mit anzutreiben. je größer also die vorherige
Vorwärtsgeschwindigkeit war, um so mehr zusätzliche Antriebsenergie - von der abgekuppelten
Antriebswelle 301" abgeleitet -steht zum zusätzlichen Antrieb der Abtriebswelle
312" zur Verfügung. Da die Abtriebswelle 312" über die Zahnräder 362 und 357 und
die Klauenkupplung 360 mit der Mittelwelle 359 und der weiterhin eingekuppelten
anderen Antriebswelle 301" starr gekuppelt ist, wird die aus der Verzögerung der
inneren Gleiskette gewonnene Antriebsenergie praktisch verlustfrei zum zusätzlichen
Antrieb der äußeren Gleiskette ausgenutzt.
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Ein wichtiger Vorteil liegt in dem regenerativen Charakter der ganzen
Anordnung, weil die nach dem Ausrücken der einen Klauenkupplung 361 durch die Verzögerung
der zugehörigen inneren Gleiskette gewonnene Abstützkraft zum zusätzlichen Antrieb
der in der Kurve außenliegenden anderen Gleiskette ausgenutzt werden kann, was bei
Kurvenfahrten eine absolut gleichförmige bisher unbekannte fließende Weiterbewegung
des Fahrzeuges entlang der Kurve ermöglicht. Irgendein. Abbremsen einer Gleiskette
über eine Bremsscheibe 363, das einer Energievernichtung entsprechen würde, ist
also bei dem beschriebenen Antrieb genauso ausgeschlossen wie ein ruckweises vorübergehendes
Anhalten der inneren Gleiskette.
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Bei dem beschriebenen Gleiskettenfahrzeug kann das der Abtriebswelle
312 vorgeschaltete Geschwindigkeits-Schaltwerkgetriebe natürlich auch durch irgendein
anderes übliches Geschwindigkeits-Schaltwerkgetriebe ersetzt werden, welches z.
B. bereits über einen Rückwärtsgang verfügt. In, diesem Falle braucht das beschriebene
Umkehrgetriebe an der Mittelwelle 359 nicht vorgesehen zu werden. Es genügt vielmehr,
die mit dem Kegelzahnrad 356 in diesem Falle starr verbundene Mittelwelle 359 allein
über dieses Kegelzahnrad vom Kegelzahnrad 365 aus anzutreiben. Dabei -ist es weiterhin
zweckmäßig, die Abtriebswelle f 312" ebenfalls von dem anderen Geschwindigkeits-Schaltwerkgetriebe
her anzutreiben, damit umgekehrt die beim Verzögern der inneren Gleiskette gewonnene
Abstützkraft hier ebenfalls vor dem Umkehrgetriebe in den Hauptantrieb eingeleitet
wird. Man erspart dadurch ein besonderes Umkehrgetriebe für die Einleitung der Abstützkraft
in die Mittelwelle 359. Schließlich könnten die Klauenkupplungen 361 auch durch
irgendwelche andere Kupplungen, z. B. Reibungskupplungen oder auch durch blockierbare
Planetengetriebe, ersetzt werden.
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In Fig. 17- bis 19 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des stufenlos
verstellbaren Schaltwerkgetriebes dargestellt, welches in diesem Falle bei einem
Fahrrad zur stufenlosen Übersetzungsänderung vom üblichen Pedalantrieb zum Hinterrad
dient. jede der beiden Tretkurbeln 465 des Fahrrades ist vorzugsweise einstöckig
mit einem als Exzenter ausgebildeten Mitnehmerteil 402 versehen und auf der in diesem
Falle als Antriebswelle 401 dienenden Tretkurbelwelle gelagert. jeder Exzenter ist
im übrigen entlang seinem Umfang von einem Wälzlager umgeben (nicht dargestellt),
dessen Außenring einen den vorhergehenden Ausführungsbeispielen entsprechende Rolle
bildet.
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In Fahrtrichtung vor jedem Mitnehmerteil402 ist ein Endstück 403'
angeordnet, wobei beide Endstücke 403' auf einem etwas unterhalb der Antriebswelle
401 auf einem Halter 405 befindlichen Lagerzapfen 404 gelagert sind. Am freien Ende
jedes Endstückes 403' ist eine Stange 403 a angelenkt, die an ihrem hinteren Ende
in eine zugleich das biegsame bandartige Übertragungsglied 403 des Schaltwerkgetriebes
bildende Kette übergeht, die zur Nabe des Hinterrades führt und eine auf der Nabe
angeordnete Einwegkupplung 410 umschlingt. Dabei sind die den beiden Endstücken
403' zugeordneten Einwegkupplungen mit ihren Antriebsteilen beiderseits des Hinterrades
auf der Nabe angeordnet, so daß auch die über die Antriebsteile geführten Ketten
beiderseits des Hinterrades in der dargestellten Weise verlaufen. Die Antriebsteile
sind zugleich als Kettenräder ausgebildet, in welche die entsprechenden Ketten eingreifen.
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Andererseits der Einwegkupplungen sind die das bandartige Übertragungsglied
403 bildenden Ketten wieder nach vorn zu einer unterhalb des Tretkurbellagers befindlichen
Stelle zurückgeführt und in der aus Fig. 1 hervorgehenden .Weise über ein in diesem
Falle als Drahtseil ausgebildetes Zugband 413 miteinander verbunden. Das Zugband
413 ist über eine Seilrolle 415 geführt, die in einem Haltebügel 416 gelagert ist.
Der Haltebügel 416 ist seinerseits an dem freien Ende einer Torsionsschraubenfeder
417 gehalten, die am Rahmen 474 des Fahrrades festgelegt ist und die beiden bandartigen
Übertragungsglieder 403 stets mit einer ausreichenden Kraft spannt.
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Der Halter 405 ist über einen Lagerzapfen 418 an einer unmittelbar
vor dem Tretkurbellager befindlichen Stelle des Rahmens 474 gelagert und über diese
Lagerstelle hinaus nach oben verlängert. Am oberen Ende des so gebildeten zweiten
Hebelarms des Halters 405 ist eine Mutter 406" um eine Querachse schwenkbar gelagert,
die auf einer Gewindespindel 406a geführt ist. Die oberhalb der Mutter 406" über
eine Verbindungsstange bis zu einem in der Nähe des Lenkkopfes des Rahmens 474 befindlichen
Verstellkopf 407 verlängerte Gewindespindel 406a tritt an die Stelle der Schnecken
der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, während die Mutter 406" die beschriebenen
Schneckenradsegmente der anderen Ausführungsbeispiele ersetzt. Die Gewindespindel
406a kann vom Verstellkopf 407 aus verdreht werden, ist im übrigen jedoch am Rahmen
474 axial nicht verschiebbar gelagert.
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Die beschriebene vereinfachte Ausführung der Steuervorrichtung für
den Halter 405 reicht für die
bei Fahrrädern gegebenen Bedürfnisse
vollkommen aus, weil hier ein Auskuppeln der Antriebsverbindung zwischen der - dem
Schneckenradsegment entsprechenden - Mutter 406" und der - der Schnecke entsprechenden
- Gewindespindel 406a nicht notwendig ist. Soll das Fahrrad angehalten werden, so
ist hierzu eine plötzliche Leerlaufeinstellung des Schaltwerkgetriebes nicht notwendig,
weil der Fahrer lediglich nicht mehr auf die Pedalen zu treten braucht. Das Übersetzungsverhältnis
von der Tretkurbelwelle zur Hinterradnabe wird um so größer, je mehr der Lagerzapfen
404 vom Verstellkopf 407 aus nach hinten an die Exzenter der Tretkurbel 465 heranschwenkt.
Umgekehrt wird die Übersetzung verkleinert und das von den Pedalen her übertragene
Drehmoment vergrößert, wenn der Verstellkopf 407 entgegengesetzt verdreht wird.
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Die in Fig. 17 dargestellte Einstellung des Halters 405 über den Verstellkopf
407 kann auch durch die in Fig.18 und 19 dargestellte Verstellvorrichtung ersetzt
werden, bei der die Verstellung von einer Handkurbel 471 aus wesentlich schneller
als über den Verstellkopf 407 erfolgen kann. Hierbei ist am oberen Ende des Halters
405 statt der Mutter 406" lediglich ein Seil 466 befestigt, das entlang dem Rahmen
474 nach vorn bis zu einer am Lenkkopf über einen Gabelkopf 467 gelagerten Seiltrommel
469 führt und an dieser Trommel festgelegt ist. Die Achse 470 der Seiltrommel 469
trägt an ihrem einen, außerhalb des Gabelkopfes 467 befindlichen Ende die Handkurbel
471, während das andere Ende der Achse einen Federteller 472 trägt, an dem eine
dieses Ende der Achse umgebende und andererseits am Gabelkopf abgestützte Schraubenfeder
473 abgestützt ist. Die Seiltrommel 469 weist an ihrer der Schraubenfeder 473 zugekehrten
Außenfläche eine radial verlaufende Kerbverzahnung auf, die mit einer entsprechenden
Kerbverzahnung einer am benachbarten Schenkel des Gabelkopfes 467 unverdrehbar gehaltenen
Sperrscheibe 468 im Eingriff steht. Die Spitzenwinkel der einzelnen Kerben und die
Kraft der Schraubenfeder 473 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Seiltrommel
469 bei nicht betätigter Handkurbel 471 gegenüber den am Seil 466 praktisch vorkommenden
Zugkräften stets festgehalten wird, während sich die Handkurbel 471 trotzdem von
Hand aus - bei Überwindung der Kraft der Schraubenfeder 473 - verdrehen läßt, wenn
die Einstellung des Seils 466 und damit des Halters 405 des Getriebes verändert
werden soll.
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Statt der vorgenannten Kerbverzahnung könnten auch Klauen vorgesehen
sein, in welchem Falle die Handkurbel 471 zur Verstellung des Übersetzungsverhältnisses
jedoch zunächst in axialer Richtung gegen die Kraft der Schraubenfeder 473 so weit
aus dem Gabelkopf 467 herausgezogen werden muß, bis die Klauen der Seiltrommel 469
aus den Klauen der Sperrscheibe 468 herausgeführt sind.
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Das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel ist nicht auf eine Verwendung
bei Fahrrädern beschränkt, sondern kann auch bei allen anderen, durch Menschenkraft
zu bedienenden Fahrzeugen und Spielzeugen Verwendung finden. Als Beispiele solcher
anderen Fahrzeuge seien .lediglich Krankenfahrzeuge, Dräsinen, Wassertreträder,
Holländer usw. genannt. Gegenfiber der bisherigen Antriebswirkung der Tretkurbeln
ist jedoch bei diesen Fahrzeugen zu beachten, daß der Antrieb normalerweise unabhängig
von der Drehrichtung der Tretkurbel stets nur in einer Richtung, d. h. in der Vorwärtsrichtung,
erfolgt. Es stände jedoch einer Ausgestaltung im Sinne heutiger Frei-Laufantriebe
von Fahrrädern nichts im Wege, wenn mit der Tretkurbel noch eine in üblicher Weise
wirkende Rücktrittbremse verbunden würde, die beim Rückwärtsdrehen der Tretkurbel
die Bremsung des Hinterrades bewirkt.
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Eine weitere Abwandlung des beschriebenen Fahrradschaltwerkgetriebes
könnte so getroffen werden, daß der Halter 405 an Stelle der dargestellten Mutter
406" mit einer oder zwei - in gegensätzlicher Richtung arbeitenden - Sperrklinken
versehen ist, die mit einem am Fahrradrahmen 474 befestigten Zahnsegment zusammenwirken.
Die Verstellung des Halters 405 könnte in diesem Falle über ein vorübergehendes
Ausklinken der Sperrklinken und ein entsprechendes Verstellen des Halters 405 über
eine Betätigungsstange erfolgen. Gegebenenfalls könnte der mit den Klinken versehene
Arm des Halters 405 auch bis in den Bereich des Lenkkopfes oder einer oberen Querstange
des Rahmens verlängert sein, so daß dieser Arm selbst als Betätigungsgriff ausgenutzt
wird und auf die genannte besondere Betätigungsstange verzichtet werden kann.
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Selbstverständlich ist die Erfindung auch nicht an die dargestellten
Ausführungsformen der übrigen Ausführungsbeispiele gebunden. Grundsätzlich können
die unterschiedlichen Einzelelemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele größenteils
unter sich - gegebenenfalls nach einer entsprechenden Anpassung -ausgetauscht werden.
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Im einzelnen könnten z. B. die als Nocken, Exzenter oder Kurbeln ausgebildeten
Mitnehmerteile, statt mit der Antriebswelle 1 einstückig verbunden zu sein, auch
nachträglich mit dieser drehfest verbunden sein oder womöglich gegenüber dieser
auch ausrückbar und auskuppelbar angeordnet sein. Statt des in Fig.1? und 13 dargestellten
Nockenprofils kann für das Umfangsprofil des Antriebsteils 110' der Einwegkupplung
auch irgendein anderes geeignetes Profil-gegebenenfalls mit zwei oder mehreren Scheiteln
- vorgesehen sein. Die zugleich einen Mitnehmerteil bzw. Exzenter aufweisende Tretkurbel
gemäß Fig. 17 könnte abweichend von der Darstellung auch so ausgeführt sein, daß
jeder Kurbelarm etwa an der Stelle des dargestellten Exzenters nach außen abgewinkelt
ist und am äußeren Ende dieser den Exzenter ersetzenden Abkröpfung in seiner ursprünglichen
Richtung bis zum Pedal weiter verläuft. An der axialen Kröpfungsstelle könnte sodann
ein eine Rolle bildendes Wälzlager vorgesehen sein, welches mit einem Endstück 403'
zusammenwirkt.
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Die Endstücke 103', 203' usw. könnten entweder gerade oder verschiedenartig
gekrümmte Anschlagflächen für die Mitnehmerteile 102, 202 usw. aufweisen und an
ihren Anschlagflächen zur Herabsetzung der Reibung noch mit Rollen versehen sein,
oder statt solcher Rollen könnten entlang der Anschlagfläche auch verdrehbar gelagerte
Nadeln angeordnet sein, die bei der Zusammenwirkung mit den Mitnehmerteilen 102,
202 usw. eine weitere Reibungsverminderung ergeben. Das Endstück 103', 203' usw.
und der Mitnehmerteil 102, 202 usw. können beide im Profil der Anschlagfläche bzw.
in ihrem Umfangsprofil so aufeinander abgestimmt sein, daß bei einem gleichförmigen
Umlauf der Antriebswelle 101, 201 usw. auch ein möglichst gleichförmiger Umlauf
der Abtriebswelle 112, 212 usw. des Getriebes erreicht wird.
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Die an Hand der Fig. 10 und ' 11 beschriebene Dämpfvorrichtung könnte
in vielfältiger Weise abgewandelt werden, um die gewünschte Dämpfung zu erzielen.
Die Dämpfungsfedern könnten z. B. unmittelbar
auf den Mitnehmerteilen
angeordnet sein oder könnten im Falle ihrer Anordnung auf den Endstücken 103' noch
mit besonderen Anschlaghebeln zusammenwirken, die ihrerseits mit den Mitnehmerteilen,
d. h. Nocken, Exzentern, Kurbeln od. dgl., zusammenwirken. Um @ ein Anschlagen der
Mitnehmerteile an den Endstücken vollkommen auszuschalten, könnte der nachgiebig
wirkende Endanschlag 133 auch so angeordnet sein, - daß über das Schaltwerkgetriebe
keine vollkommene Antriebsunterbrechung - und infolgedessen auch keine völlige Leerlaufeinstellung
- möglich ist, wodurch auch die Endstücke 103' nicht von den Mitnehmerteilen 102
ganz abgehoben zu werden brauchen. In diesem Falle ist jedoch eine zusätzliche Kupplung
zum Anfahren und für den Leerlauf der Antriebsmaschine erforderlich.
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Die biegsamen bandartigen Übertragungsglieder 3, 103 usw. können aus
unterschiedlichstem Material hergestellt sein, .d. h., außen den bereits genannten
Stahlbändern oder Ketten kommen hierfür auch Hanfseile, Leder, Gummi und Kunststoff
in Frage, während der nicht auf die Einwegkupplung aufgewickelte oder um diese herumgeschlungene
Teil des bandartigen Übertragungsgliedes gemäß der Stange 403a des vierten Ausführungsbeispiels
auch als starre Zugstange ausgebildet sein kann. Im Falle der Anwendung einer Kette
kommen hierfür alle üblichen, insbesondere zum Eingriff in Kettenräder geeignete
Ketten in Frage, d. h. außer einfachen oder doppelten Rollenketten auch sogenannte
geräuschlose Ketten. Sofern bei den Ausführungsbeispielen zwei bandartige übertragungsglieder
an ihren den Endstücken entgegengesetzten Enden über ein Zugband verbunden sind,
könnten die bandartigen Übertragungsglieder statt dessen auch je für sich an dem
Antriebsteil der zugehörigen Einwegkupplung-in der aus Fig.7 hervorgehenden Weisefestgelegt
sein, wobei dann an den Antriebsteilen entsprechende Rückstellfedern angreifen.
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Die Einwegkupplungen können jeder bisher bekannten Ausführung solcher
Einwegkupplungen entsprechen, d. h. also z. B. als Rollengesperre, Kugelgesperre
usw. ausgebildet sein, vorn denen die Wälzkörper zwischen grundsätzlich keilartig
angeordneten Flächen in der allgemein bekannten Weise gelagert sind.. Die Klemmwirkung
der Einwegkupplungen kann dabei sowohl in radialer, axialer als auch in irgendeiner
sonstigen möglichen Richtung, z. B. entlang einer Kegelmantelfläche liegen. Im Falle
der Verwendung der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Einwegkupplungen könnte die
Neigung der Eingriffsschenkel der radialen Verzahnungen anders als in den Fig. 8
und 9 dargestellt sein, wenn sich für die Zusammenarbeit der Kupplungsscheiben 110"
und der Abtriebsscheibe 111 andere Neigungen besser eignen sollten. Die zusammenwirkenden
Rippen 110'a und 110"a des Antriebsteils 110' und der Kupplungsscheibe 110" brauchen
nicht genau radial zur Abtriebswelle 112 zu verlaufen, sondern könnten gegenüber
der radialen Richtung auch schräg verlaufen und dabei z. B. auch bogenförmig gekrümmt
sein. Obgleich in Fig. 12 und 13 ein nockenförmiges Außenprofil für die Antriebsteile
110' der Einwegkupplungen dargestellt ist, so könnte dieses geänderte Profil auch
in irgendeiner anderen Weise ausgebildet sein, z. B. als einfaches Exzenterprofil.
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Der Halter 5, 105 usw. mit den zu seinem Verstellen dienenden Teilen
kann den unterschiedlichsten Ausführungsformen entsprechen, wie schon ein Vergleich
der Fig. 1 und 17 zeigt. Soweit der Halter mit einem Zahnsegment versehen ist, kann
dieses -mit dem Halter einstückig oder auch nachträglich verbunden sein. Das Gewinde
der Schnecke 6, 106 usw. und des Schneckenradsegmentes 6', 106' usw. können ein
einseitig derart abgeschrägtes Profil aufweisen, daß die selbsthemmende Wirkung
lediglich gegenüber einem selbsttätigen Verstellen des Halters 5, 105 usw. nach
der Leerlaufstellung hin eintritt, während der Halter 5, 105 usw. in der entgegengesetzten
Richtung gewünschtenfalls von einem unmittelbar an ihm befestigten Handhebel aus
schwenkbar sein kann, wobei dann die Zähne der Schnecke 6, 106 usw. selbsttätig
nachgiebig über die Zähne des Schneckenradsegmentes gleiten, bis die Selbstsperrung
in der neuen Einstellung wieder eintritt. Die vereinfachte Ausführung des Einstellmechanismus
für den Halter 405, wie sie in Fig. 17 dargestellt ist, könnte auch für die Schaltwerkgetriebe
der anderen Ausführungsbeispiele verwendet werden, wobei gegebenenfalls für die
schnelle Verstellung noch besondere Kupplungen vorgesehen sein können. Bei der in
Fig. 17 dargestellten Anwendung des vereinfachten Halters könnte die Mutter 406"
auch in der Nähe des Verstellkopfes 407 angeordnet und mit dem oberen Ende des Halters
405 über ein Seil verbunden sein.
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Bei der Steuervorrichtung 122 bis 130 könnten die entsprechend den
Ausführungsbeispielen als Schnekkenräder 122, Schnecken 123 oder Kettenräder 125
ausgebildeten Räder durch Kegelzahnräder, Scheiben mit Seilen oder durch sonstige
bekannte Übertragungselemente ersetzt werden. Der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
auf der Antriebswelle 101 angeordnete Fliehkraftregler 129 könnte auch auf einer
anderen Welle, z. B. unmittelbar auf der Kurbelwelle 134 der Antriebsmaschine, gelagert
sein. Der dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechende elektrische Steuermotor
könnte auch durch einen hydraulischen oder pneumatischen Motor ersetzt werden, der
das Druckmedium z. B. aus dem Druckluftbehälter für die Bremsen des Fahrzeuges bzw.
aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine erhalten könnte. Bei solchen Ausführungen
könnten dann die das Druckmittel steuernden Organe, wie Hähne, Ventile, Schieber
od. dgl., entweder von Hand oder durch einen Fliehkraftregler gesteuert werden,
wie er beim zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Soweit bei den Ausführungsbeispielen
von einer Handsteuerung gesprochen ist, so ist hiermit lediglich grundsätzlich die
Steuerung unmittelbar vom Lenker aus gemeint, die selbstverständlich auch über Pedale
erfolgen kann.
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Die An- und Abtriebswellen 1, 101 usw. sowie 12, 112 usw. des Schaltwerkgetriebes
können statt parallel nebeneinander auch parallel und zugleich seitlich zueinander
versetzt angeordnet sein. Eine einzige Antriebswelle 1, 101 usw. kann über eine
entsprechende Zahl von Mitnehmerteilen 2, 102 usw. gleichzeitig auf mehrere Abtriebswellen
12, 112 usw. einwirken, deren Zahl maximal der Zahl der Mitnehmerteile 2, 102 usw.
entsprechen könnte. Umgekehrt könnte auch eine einzige Abtriebswelle 12, 112 usw.
von mehreren Antriebswellen 1, 101 usw. her angetrieben werden. Die zur jeweiligen
Rückstellung der Antriebsteile 110, 210 usw. der Einwegkupplung erforderliche Rückstellkraft
könnte statt durch die beschriebenen Rückstellfedern 114,214 usw. auch durch Gewichte,
eine pneumatische, hydraulische oder elektromagnetische Kraft ersetzt werden. Die
verschiedenen Svnchronisations-Klauenkupplungen der Ausführungsbeispiele könnten
durch irgendwelche anderen geeigneten Kupplungen, z. B:. durch übliche Reibungskupplungen,
hydraulisch oder
elektromagnetisch wirkende Kupplungen ersetzt
werden. Statt Reibungskupplungen oder Reibungsbremsen könnten entsprechend blockierbare
Planetengetriebe Verwendung finden. Die An- und Abtriebswellen 1, 101 usw. sowie
12, 112 usw. könnten mit bekannten Torsionsdämpfern versehen sein, die starke plötzliche
Belastungsschwankungen praktisch verlustfrei ausgleichen.
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Das Schaltwerkgetriebe kann mit einer Anzeigevorrichtung versehen
sein, die dem Lenker eines zugehörigen Fahrzeuges oder der Bedienungsperson der
mit dem Schaltwerkgetriebe versehenen Maschine das jeweils eingestellte Übersetzungsverhältnis
anzeigt, während sämtliche, in Verbindung mit der Bedienung des Schaltwerkgetriebes
durchzuführenden Betätigungen über mechanische, hydraulische, pneumatische, elektrische,
elektromagnetische, optische oder akustische Hilfsmittel erfolgen können, um die
Bedienung des Schaltwerkgetriebes zu erleichtern. Im Falle der Anwendung des Schaltwerkgetriebes
in Verbindung mit einer Kolbenbrennkraftmaschine, einer auf eine Kurbelwelle arbeitenden
Dampfmaschine oder dergleichen Kolbenmaschinen kann die entsprechende Kurbelwelle
in der dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden Weise unmittelbar als Antriebswelle
des Schaltwerkgetriebes ausgenutzt werden, was bei bereits bestehenden Maschinen
auch nachträglich ohne größere Umbauten möglich ist. Bei solchen Mehrzylindermaschinen
läßt sich auf diese Weise ein besonders gleichförmiger Umlauf der Abtriebswelle
12, 112 usw. mit sehr einfachen Mitteln erreichen.
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Das dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Schaltwerkgetriebe
könnte so angeordnet sein, daß die Antriebswelle 101 mit den Mitnehmerteilen 102
axial zur Kurbelwelle 134 liegt und von dieser aus direkt angetrieben wird, während
die Einwegkupplungen mit der Abtriebswelle 112 das Vorgelege bilden, von dem aus
die Antriebskraft auf die zur Kurbelwelle 134 axial verlaufende Übertragungswelle
112' übertragen wird, so daß auch hier ein mechanischer direkter Gang unter Umgehung
des Schaltwerkgetriebes eingeschaltet und die Antriebsmaschine gewünschtenfalls
auch als Motorbremse ausgenutzt wird.
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Die beschriebenen stufenlos verstellbaren Schaltwerkgetriebe eignen
sich für alle Fahrzeuge und Maschinen mit umlaufenden Motoren oder Wellen, soweit
irgendeine Abtriebsdrehzahl gegenüber einer Antriebsdrehzahl stufenlos geregelt
werden soll. Es kommen also außer Fahrzeugen z. B. auch Antriebe von Aufladegebläsen,
Lüftern oder Kühlluftgebläsen, von Wasserpumpen, Seilwinden oder sonstigen Hebezeugen,
von Schwungradanlassern für Fahrzeuge und Flugzeuge in Frage, wobei das Getriebe
im letzteren Falle zu einer stoßfreien Übertragung der Bewegungsenergie des Schwungrades
auf die anzulassende Maschine dient. Im Rahmen einer vorteilhaften Anwendung des
Schaltwerkgetriebes liegt auch seine Verwendung bei Schraubenantrieben oder Schaufelradantrieben
von Schiffen, weiter beim Antrieb von Flugzeugpropellern und schließlich bei den
Antrieben der verschiedensten beweglichen Teile einer Werkzeugmaschine, deren Geschwindigkeit
in den meisten Fällen in großen Grenzen regelbar sein muß.